JP6788924B1

JP6788924B1 - ターゲット球体及びターゲット装置

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Publication number: JP6788924B1
Application number: JP2020071145A
Authority: JP
Inventors: 中庭　和秀; 和秀中庭
Original assignee: Kumonos Corp
Current assignee: Kumonos Corp
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2040-04-10
Also published as: US20210318119A1; US11506492B2; EP3892957A1; CN113514088A; JP2021167769A

Abstract

【課題】ターゲット球体の中心を基準点の鉛直線上に正確に位置させることができるターゲット球体及びターゲット装置を提供する。【解決手段】ターゲット球体は、中心（１２）から一定半径（１４）の球面（１６）を有する球体（１０）であって、北極点（２０）と、南極点（２２）と、球体（１０）の中心（１２）を通り北極点（２０）と南極点（２２）とを結ぶ中心軸（１８）を有し、北極点（２０）に水準器（２４）が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、測量用ターゲット球体に関する。
本発明はまた、例えば三次元レーザスキャナ等の計測装置を用いた三次元計測に好適に利用可能なターゲット球体及び該ターゲット球体を備えたターゲット装置に関する。

特許文献１に、球形ターゲット及び該球形ターゲットを含むターゲット装置が開示されている。球形ターゲットは球体を有する。球体の底部（南極部）は連結部を備えている。連結部には、ピンポールの上端が連結される。このターゲット装置では、球形ターゲットの中心を基準点の真上に正確に位置付けるために、ピンポールに水準器が取り付けられている。水準器はいわゆる円形気泡水準器(circular vial)である。したがって、球形ターゲットを設置する場合、円形水準器を上から見た状態で、円形水準器の気泡を該円形水準器の中央に位置させることによって、球形ターゲットの中心が基準点又は測点の上に正確に位置付けされる。

特開２００６−１６２４４４号公報

しかし、実際には、球体が邪魔になって、水準器をその真上から見ることはできない。そのため、円形気泡水準器の気泡が水準器の中心に正確に位置付けられているか否か判断し難い。これにより、球体の中心が基準点を通る鉛直線に対して僅かにずれて、そのずれが測量結果に悪い影響を与えることがある。

本発明は、上述の問題を解決し、球体を基準点上に正確に位置付けできるターゲット球体及びターゲット装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明の実施形態に係る測量用ターゲット球体（１０）は、三次元計測に用いられる測量用ターゲット球体であって、中心（１２）から一定半径（１４）の球面（１６）を有する。測量用ターゲット球体（１０）はまた、北極点（２０）と、南極点（２２）と、前記測量用ターゲット球体（１０）の中心（１２）を通り前記北極点（２０）と前記南極点（２２）とを結ぶ中心軸（１８）を備えており、前記北極点（２０）に水準器（２４）が設けられている。この補正は、例えば明細書０００１の記載を根拠とします。

本発明の実施形態に係るターゲット球体及び該ターゲット球体を備えたターゲット装置によれば、ターゲット装置のターゲット球体を基準点又は測点の真上に位置付けする際、ターゲット球体の上には何も視界を遮るものがないため、北極部に取り付けた水準器をその真上から見ることができる。これにより、ターゲット球体を基準点の鉛直線上に正確に位置付けできる。結果、本実施形態のターゲット球体を用いた測量結果の信頼が高まる。

本発明の実施形態に係るターゲット装置の分解斜視図。図１に示すターゲット装置に含まれるターゲット球体と連結機構の断面図。図１に示すターゲット装置に含まれるターゲット球体の平面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態に係るターゲット球体及びターゲット装置を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るターゲット装置１を示す。

［全体構成］
図示するターゲット装置１は、ターゲット球体（以下、「球体」という。）１０と、ピンポール５０を有する。

球体１０は、中心１２から一定半径１４の球面１６を有する完全球体である。図示しないが、球体１０は、例えば半球状のキャビティを有する二つの成形型（割型）に適当な樹脂を射出することによって製造できる。球体１０の色は限定的ではなく、測定環境に応じて適当な色を選択してもよい。

球体１０は、球体１０の中心１２を通り、使用時（すなわち、測量時）に鉛直方向（重力方向）に向けられる中心軸１８を有する。本件出願において、中心軸１８が球面１６と交わる球体１０の上端と下端をそれぞれ北極点２０と南極点２２という。

球体１０の北極点２０及び北極点を含む北極領域には水準器２４が固定されている。実施形態において、水準器２４は、円形気泡水準器(circular vial)である。図示しないが、水準器２４は、円筒形の外周側面と、上面と、下面によって外形が作られており、内部に空室（キャビティ）が形成されている。空室には、少量の気泡を含む液体が充填されている。図３に示すように、水準器２４の上面には円筒外周面の中心軸を中心とする円２７が描かれており、鉛直軸と直交する水平面上に水準器２４が置かれた状態で、気泡２５が円２７の中心に位置するように構成されている。

図２を参照すると、水準器２４は球体１０に埋め込まれている。そのために、球体１０の北極点２０には、中心軸１８に沿って該中心軸１８を中心とする上孔２６又は窪みが形成されている。上孔２６は、成形型の内面に該上孔２６に対応する形状の突起部を設けることによって、成形時に球体に一体的に形成することができる。代わりに、成形後の球体を加工して上孔２６を形成することもできる。

上孔２６の大きさと形状は、水準器２４の外周円筒面の大きさと形状と同じにすることが好ましい。この場合、水準器２４を上孔２６に嵌め込むだけで固定できる。勿論、球体１０に水準器２４を固定するために、予め上孔２６の内面に接着剤を塗布した状態で水準器２４を上孔２６に嵌めてもよい。また、上孔２６の中心軸が球体１０の中心軸に一致しているため、水準器２４を上孔２６に嵌め込んだ状態で、水準器２４の中心軸が球体の中心軸１８に正確に一致する。

球体１０の南極点２２及び南極点を含む南極領域には、球体１０とピンポール５０を連結する連結機構２８が設けられる。実施形態において、連結機構２８は、球体連結部３０とポール連結部３２によって構成されている。

球体連結部３０は、中空の円筒部材３４で構成されている。円筒部材３４は、中心軸３５を中心とする外周円筒面と内周円筒面を有する。内周円筒面には、円筒部材３４の下端から上方に向けて延びる雌ねじ３６が形成されている。

実施形態において、円筒部材３４は球体１０に埋め込まれている。そのために、球体１０の南極点２２には、球体１０の中心軸１８に沿って該中心軸１８を中心とする下孔３８又は窪みが形成されている。下孔３８は、成形型の内面に該下孔３８に対応する形状の突起部を設けることによって成形時に球体に一体的に形成することができる。代わりに、成形後の球体を加工して下孔３８を形成することもできる。

下孔３８の大きさと形状は、円筒部材３４の外周円筒面の大きさと形状と同じにすることが好ましい。これにより、円筒部材３４はこれを下孔３８に嵌め込むだけで球体１０に固定できる。勿論、球体１０に円筒部材３４を固定するために、予め下孔３８の内面に接着剤を塗布した状態で円筒部材３４を下孔３８に嵌めてもよい。また、下孔３８の中心軸が球体１０の中心軸１８に一致しているため、下孔３８に円筒部材３４を嵌め込んだ状態で、円筒部材３４の中心軸３５が球体の中心軸１８に一致する。

ポール連結部３２は、中心軸４０に沿って伸びる円柱部材４２からなる。円柱部材４２の上部外周面には、円柱部材４２の中心軸４０を中心とする雄ねじ４４が、円柱部材４２の上端から下方に向けて形成されている。一方、円柱部材４２の下端には、円柱部材４２の中心軸４０を中心とする雌ねじ４６が形成されている。

雄ねじ４４の大きさと形状は、球体連結部３０の雌ねじ３６に嵌め込むことができる大きさと形状を有する。一方、雌ねじ４６の大きさと形状は、後述するピンポール５０の上端雄ねじ５８をねじ込むことができる大きさと形状を有する。

以上の構成を備えたポール連結部３２は、上部の雄ねじ４４を、球体１０に固定されている球体連結部３０の雌ねじ３６に嵌め込んで固定される。

実施形態において、ピンポール５０は、ポール５２と石突５４を有する。

ポール５２は、直径が６ｍｍ又は８ｍｍの金属製棒で、上端にはポール５２の中心軸５６に沿って雄ねじ５８が形成され、下端にはポール５２の中心軸５６に沿って雌ねじ６０が形成されている。雄ねじ５８の大きさと形状は、ポール連結部３２の雌ねじ４６の大きさと形状と同じである。

石突５４は、中心軸６２に沿って伸びる、ポール５２と同じ直径を有する上部円柱部６４と下部円錐部６６を有する。上部円柱部６４の上端には、中心軸６２を中心とする雄ねじ６８が形成されている。雄ねじ６８の大きさと形状は、ポール５２の下端雌ねじ６０の大きさと形状と同じである。したがって、石突５４は、上端の雄ねじ６８をポール５２の下端雌ねじ６０にねじ込むことによって、ポール５２と組み合わされる。

球体１０とピンポール５０は、通常、両者を分離した状態で現場に運ばれる。測量現場では、球体１０とピンポール５０は、ピンポール５０の上端雄ねじ５８をポール連結部３２の雌ねじ４６にねじ込んで連結されて、ターゲット装置１が得られる。この状態で、球体１０の中心軸１８と、連結機構２８の中心軸４０、及びピンポール５０の中心軸５６、６２が一直線上に整列する。

組み合わされたターゲット装置１は、ピンポール下端の石突５４を基準点に合わせた状態で、球体１０とピンポール５０の中心軸をそれぞれ鉛直方向に向けて設置される。このとき、図示しない保持装置によってピンポール５０が鉛直に保持される。球体１０とピンポール５０の中心軸１８、５６、６２を繋ぐ一つの軸の鉛直度は、球体１０の上端に設けられた水準器２４を見ながらピンポール５０の傾きを調整することによって確保される。このとき、水準器２４の上方にはユーザの視界を遮るものが無いため、図３に示すようにユーザは水準器２４の気泡２５をその真上から見ながら円２７の中央に位置させることによって正確に鉛直度を調整できる。これにより、球体１０の中心１２を基準点の真上に設置できる。

上述の実施形態では、水準器２４はその全体が球体１０の中に埋め込まれているが、少なくとも一部、例えば水準器の下半分だけを上孔２６に埋めてもよい。代わりに、水準器２４は、球体１０に埋め込むことなく、球体の表面に固定してもよい。代わりに、水準器の底部中央にねじ（雄ねじ）を設ける一方、球体１０の北極領域にねじ孔（雌ねじ）を形成し、このねじ孔（雌ねじ）に水準器のねじ（雄ねじ）をねじ込むようにしてもよい。

上述の実施形態では、球体連結部３０はその全体が球体１０の中に埋め込まれているが、少なくとも一部、例えば球体連結部３０の上半分だけを下孔３８に埋めてもよい。代わりに、球体連結部は、球体１０に埋め込むことなく、球体の表面に固定してもよい。代わりに、球体連結部の上端中央にねじ（雄ねじ）を設ける一方、球体１０の南極領域にねじ孔（雌ねじ）を形成し、このねじ孔（雌ねじ）に球体連結部３０のねじ（雄ねじ）をねじ込むようにしてもよい。

上述の実施形態では、水準器として円形気泡水準器を用いているが、水準器は２つの気泡管を直交する２方向に配置した水準器（二方向水準器）であってもよい。

上述の実施形態では、球体１０とピンポール５０を連結機構を介して連結したが、球体１０の南極点２２に孔（非ねじ孔）又はねじ孔（雌ねじ）を形成し、この孔又はねじ孔にピンポール５０の上端部（非ねじ部）又は雄ねじをはめ込むようにしてもよい。

１：ターゲット装置、１０：ターゲット球体、１２：中心、１４：半径、１６：球面、１８：中心軸、２０：北極点、２２：南極点、２４：水準器、２６：上孔、２８：連結機構、３０：球体連結部、３２：ポール連結部、５０：ピンポール、５４：石突。

Claims

三次元計測に用いられる測量用ターゲット球体（１０）であって、
前記測量用ターゲット球体（１０）は、
中心（１２）から一定半径（１４）の球面（１６）を有し、
北極点（２０）と、南極点（２２）と、前記測量用ターゲット球体（１０）の中心（１２）を通り前記北極点（２０）と前記南極点（２２）とを結ぶ中心軸（１８）を備えており、
前記北極点（２０）に水準器（２４）を備えている、ことを特徴とする測量用ターゲット球体。
前記水準器（２４）は、前記中心軸（１８）を鉛直方向に向けた状態で、前記水準器（２４）が水平を示すように調整されている、ことを特徴とする請求項１の測量用ターゲット球体。
前記水準器（２４）は、少なくとも一部が前記測量用ターゲット球体（１０）の外形内に埋め込まれている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測量用ターゲット球体。
前記水準器（２４）は、前記測量用ターゲット球体（１０）の表面に設けられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測量用ターゲット球体。
前記水準器（２４）は円形水準器である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の測量用ターゲット球体。
前記水準器（２４）は、２つの気泡管を直交する２方向に配置した水準器である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の測量用ターゲット球体。
前記測量用ターゲット球体（１０）は、前記南極点（２２）に連結機構（２８）を備えており、
前記連結機構（２８）は該連結機構（２８）に真っ直ぐなピンポール（５０）を連結した状態で、前記ピンポール（５０）の中心線（５６）が前記測量用ターゲット球体（１０）の中心軸（１８）に一致するように構成されている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の測量用ターゲット球体。
前記連結機構（２８）は、前記測量用ターゲット球体（１０）の前記南極点（２２）に、前記中心軸（１８）に沿って前記ピンポール（５０）をはめ込むことができる孔を有する、ことを特徴とする請求項７に記載のターゲット球体。
請求項１〜８のいずれかの測量用ターゲット球体（１０）と、前記測量用ターゲット球体（１０）の前記連結機構（２８）に連結されたピンポール（５０）を備えたことを特徴とする三次元計測に用いられる測量用ターゲット装置。
前記連結機構（２８）の孔は前記測量用ターゲット球体（１０）に形成されており、
前記ピンポール（５０）は該ピンポール（５０）の一端が前記孔に嵌め込むことができるように構成されている、ことを特徴とする請求項９に記載の測量用ターゲット装置。
前記連結機構（２８）の孔は雌ねじ（４６）を有し、前記ピンポール（５０）は該ピンポール（５０）の一端に雄ねじ（５８）を有し、前記ピンポール（５０）の前記雄ねじ（５８）が前記連結機構（２８）の前記雌ねじ（４６）にはめ込むことができるように構成されている、ことを特徴とする請求項９の測量用ターゲット装置。
前記ピンポール（５０）の他端は、該ピンポール（５０）の末端側に向かって尖った石突（５４）を有する、ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の測量用ターゲット装置。